автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.01, диссертация на тему:Улучшение условий токосъема в электрических машинах со щеточным контактом

£104603510 На правах рукописи

УЛУЧШЕНИЕ УСЛОВИЙ ТОКОСЪЕМА В ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИНАХ СО ЩЕТОЧНЫМ КОНТАКТОМ

Специальность 05.09.01 - «Электромеханика и электрические аппараты»

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

1 О ИЮН 2010

ОМСК 2010

004603510

Работа выполнена в Омском государственном университете путей сообщения (ОмГУПСе).

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор АВИЛОВ Валерий Дмитриевич.

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор БЕКИШЕВ Рудольф Фридрихович;

кандидат технических наук, доцент КОЦАРЕВ Николай Федорович.

Ведущая организация:

Новосибирская государственная академия водного транспорта (НГАВТ).

Защита диссертации состоится 23 июня 2010 г. в 16 часов на заседании диссертационного совета ДМ 212.178.03 при Омском государственном техническом университете по адресу: 644050, г. Омск, пр. Мира, 11, корп. 6, ауд. 340. Тел./факс: (3812) 65-64-92, e-mail: dissov_omgtu@omgtu.ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Омского государственного технического университета.

Автореферат разослан 22 мая 2010 г.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные гербовой печатью учреждения, просим направлять по адресу диссертационного совета ДМ 212.178.03

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат технических наук,

доцент

Р. Н. Хамитов.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследования. Электрические машины занимают основное место в общем объеме выпускаемой электротехнической промышленностью продукции. Машины со скользящим контактом широко применяются в тех областях, где требуется плавное регулирование частоты вращения в широком диапазоне и где машины эксплуатируются со значительной перегрузкой: электрифицированный транспорт, металлургия, горнодобывающая промышленность и др.

Главной проблемой, с которой приходится сталкиваться разработчикам и производителям машин постоянного тока, является проблема обеспечения коммутационной устойчивости во всех режимах работы, т. е. надежности работы коллекторно-щеточного узла. Экспериментальные и теоретические исследования коммутации машин постоянного тока ведутся уже многие десятилетия. За этот период опубликованы работы различных научных коллективов и получены важные теоретические и практические результаты. Значительный вклад в исследование коммутации внесли такие ученые как В. Д. Авилов, Р. Ф. Бекишев, О. Г. Вегнер, В. В. Ивашин, П. М. Ипатов, М. Ф. Карасев, В. Т. Касьянов, М. П. Костенко, А. С. Курбасов, В. В. Прусс-Жуковский, Б. В. Сидельников, В. Е. Скобелев, А. И. Скороспеш-кин, В. П. Толкунов, В. В. Фетисов, В. С. Хвостов, К. И. Шенфер, В. А. Яковен-ко и многие другие. И тем ни менее некоторые вопросы в области повышения коммутационной устойчивостя машин постоянного тока требуют к себе дальнейшего внимания. Поэтому задача повышения коммутационной устойчивости машин постоянного тока остается актуальной по настоящее время и представляет практический и научный интерес.

Главным объектом исследования диссертационной работы являлась вольт-амперная характеристика щеточного контакта - один из активнейших элементов коммутационного процесса. Любые изменения в очертаниях или изменение параметров вольт-амперной характеристики приводят к ¡изменениям условий токосъема как на коллекторе, так и на контактных кольцах. При проведении исследований и подготовке диссертации удалось найти некоторые решения по улучшению условий токосъема.

Цель диссертационной работы - улучшение условий токосъема в электрических машинах со щеточным контактом путем совершенствования технологии получения вольт-амперных характеристик щеточного контакта, их учета на стадии проектирования условий токосъема и применения нового материала.

Для достижения указанной цели были поставлены следующие задачи:

3

усовершенствовать методику снятия вольт-амперных характеристик щеточного контакта с использованием компьютерных технологий;

на основе анализа существующих способов аппроксимации вольт-амперных характеристик щеточного контакта разработать способ, более точно описывающий эти характеристики при повышенных плотностях тока;

разработать методику математического описания зон безыскровой работы коллекторных электрических машин на стадии проектирования с использованием предложенного способа аппроксимации вольт-амперных характеристик щеточного контакта;

провести экспериментальные исследования работы инновационного скользящего контакта (щеток с тефлоновым покрытием) на коллекторных электрических машинах и машинах с контактными кольцами;

оценить экономическую эффективность применения электрических щеток с тефлоновым покрытием.

Методы исследования. При решении поставленных задач в диссертационной работе использовались математические и экспериментальные методы исследований, основные положения электротехники и электромеханики, информационные компьютерные технологии и программные пакеты. В работе применялись методы аппроксимации, теории вероятности и математической статистики. При решении вычислительных задач использовались пакеты программ MathCAD®, Microsoft Excel®, LCard.

Научная повизна диссертационной работы заключается в следующем: усовершенствована технология получения вольт-амперных характеристик скользящего щеточного контакта;

разработана новая методика аппроксимации вольт-амперных характеристик скользящего щеточного контакта;

предложен коэффициент стабильности работы щеточного контакта для сопоставления свойств типов щеток или условий токосъема;

разработан алгоритм описания безыскровой зоны коммутации на стадии проектирования машины постоянного тока на основе предложенной аппроксимации вольт-амперных характеристик щеток;

получены результаты исследования работы электрических машин с новым скользящим контактом - тефлоновым покрытием.

Достоверность научных положений и результатов диссертационной работы обоснована теоретически и подтверждена экспериментальными исследования-

ми. Расхождение результатов теоретических исследований с экспериментальными данными не превышает 10 %.

Практическая ценность диссертации:

разработаны измерительный комплекс для исследования свойств щеточного контакта и методика получения вольт-амперных характеристик, позволяющие создавать различные условия работы для щеток, автоматизирующие процесс получения данных для построения вольт-амперных характеристик и обеспечивающие высокую точность полученных значений;

известная методика настройки коммутации тяговых электродвигателей реализована в виде предложенного программного продукта Polus и апробирована для корректировки поперечной магнитной цепи электрической машины;

предложен алгоритм описания безыскровой зоны коммутации на основе известной математической модели и разработанной методики аппроксимации вольт-амперных характеристик щеток, позволяющий характеризовать коммутационную способность машины на стадии проектирования;

установлено, что при использовании щеток с тефлоновым покрытием на синхронных машинах износостойкость щеток повышается в 1,8-2 раза, уменьшается загрязнение внутренней части машины угольной пылью.

Реализация результатов работы. На основании результатов теоретических и экспериментальных исследований работы инновационных щеток в условиях лаборатории опытная партия щеток внедрена на синхронном генераторе ТВФ-120-2 СП ТЭЦ-5 г. Омска.

Апробация работы. Основные положения работы докладывались и обсуждались на восьмой научно-технической конференции с международным участием «Проблемы и достижения в промышленной энергетике» (Екатеринбург, 2008); на международной научно-технической конференции «Low Voltage Electrical Machines» (Брно, 2008); на научно-технической конференции «Elektricke pohony а vykonova elektronika» (Брно, 2008); на научно-технической конференции «Vybrane problemy elektrickych stroju a pohonu» (Брно, 2009); на четвертой международной научно-технической конференции «Электромеханические преобразователи энергии» (Томск, 2009).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 12 печатных работ, в том числе пять статей (из них три - в изданиях, рекомендованных ВАК РФ), тезисы пяти докладов на международных научно-технических и научно-практических

конференциях, получены патент на полезную модель и свидетельство об отраслевой регистрации разработки.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, четырех разделов, списка литературных источников из 112 наименований и трех приложений; изложена на 117 страницах основного текста, содержит 53 рисунка и 9 таблиц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, сформулированы цель и задачи исследования, указаны научная новизна и практическая ценность работы.

В первом разделе рассмотрены особенности работы коллекторных электрических машин и машин с контактными кольцами. Поскольку каждый час простоя мощных генераторов и двигателей приводит к значительным экономическим потерям, важно обеспечить нормальную работу коллекторно-щеточного узла и щегочно-контактного аппарата.

Рассмотрены коммутационная проблема в машинах постоянного тока, существующие способы ее решения, сущность коммутационного процесса. Отражены взгляды на коммутационную проблему различных научных течений, более подробно рассмотрены классическая теория коммутации и теория оптимальной коммутации, разработанная М. Ф. Карасевым.

Приведены факторы, обусловливающие неидентичность коммутационного процесса в машинах постоянного тока, являющуюся одной из главных причин сложности настройки машин постоянного тока. Рассмотрены пути снижения степени неидентичности.

Исследовано влияния щеточного контакта на токосъем в машинах постоянного тока. Щетка должна обладать механической и электрической коммутирующей способностью. Наиболее достоверные результаты исследования коммутирующей способности щеток дает их проверка непосредственно на машинах.

На основании приведенного материала можно определить, что работа коллекторно-щеточного узла, а также самого щеточного контакта является определяющим фактором в оценке надежности функционирования электрической машины. Особое значение имеет вольт-амперная характеристика щеточного контакта, которая, являясь активнейшим элементом коммутируемого процесса, еще недостаточно точно представлена в теоретических исследованиях.

Данная проблема в исследованиях процесса коммутации и свойств щеточного контакта позволила сформулировать цель и задачи исследования диссертационной работы, представленные выше.

Во втором разделе предложена усовершенствованная методика получения вольт-амперных характеристик щеток.

Учет свойств щеточного контакта при теоретических исследованиях коммутации проводится на основе вольт-амперных характеристик щеток (ВАХ). Величина переходного падения напряжения в скользящем электрическом контакте непосредственно связана с происходящими в нем электрофизическими явлениями.

Для усовершенствования известных способов получения вольт-амперных характеристик разработан измерительный комплекс для исследования свойств щеточного контакта и предложена методика получения вольт-амперных характеристик. Данный комплекс позволяет определять величины падения напряжения параллельно на анодной и катодной щетках; дает возможность учета влияния на очертание ВАХ нескольких факторов одновременно.

Схема предлагаемого измерительного комплекса получения ВАХ при помощи цифровой техники и программного обеспечения представлена на рис. 1.

Использование разработанной методики автоматизирует процесс получения данных для построения вольт-

лищ

лищ

АЦП

Программное обеспечение

ГС

Рис. 1. Схема измерительного комплекса получения ВАХ

амперных характеристик и обеспечивает высокую точность полученных значений. Применение цифровой техники позволяет существенно сократить время получения необходимых данных.

Проанализированы различные способы аппроксимации вольт-амперных характеристик. В работах В. Д. Авилова, М. Ф. Карасева и других авторов доказано, что при расчетах оптимальных условий работы щеточного контакта самые достоверные результаты, которые согласуются с экспериментом, дает учет свойств щеточного контакта по выражению:

А1/=А агс1ё(й/'), (1)

где Д и- падение напряжения в скользящем контакте; Д В - коэффициенты, зависящие от свойств щетки;у - плотность тока под щеткой.

Функция (1), как и все нелинейные аппроксимации, имеет форму кривой с насыщением, следовательно, даже теоретически при повышенной плотности тока невозможно получить значения падения напряжения на сбегающем крае щетки, близкие к напряжению искрообразования.

Для теоретических исследований предложен новый метод аппроксимации (рис. 2), при котором вольт-амперная характеристика математически точно описывается не только при номинальном значении плотности тока, но и при значениях, превышающих номинальное: А{/ = А-агс18(Л-7') при \]\<\]п\\

2,5

В

1,5

1

(2)

диш

0,5

0

О /

А

20 j

30

«I А/см2

ДЕ/ = (я8п/)(а4 + *-|т|) при |7|>|у„'|,

где к - коэффициент, определяющий наклон прямой, Ом-см2; ОА - отрезок на оси напряжений, отсекаемый прямой, В; _/„' - плотность тока в точке перехода.

Для сравнения существующих и предложенного способов аппроксимации проведен эксперимент со щетками марки

ЭГ-61, в результате которого получены вольт-амперные характеристики при высоких значениях плотности тока. Ни один из предложенных ранее способов аппроксимации не подходит для точного описания ВАХ щетки (рис. 3).

Дня дальнейшего анализа способов аппроксимации вольт-амперных характеристик при щеточном перекрытии, равном единице, рассчитаны кривые токов секции с помощью дифференциального уравнения коммутации:

60

Рис. 2. ВАХ щетки ЭГ-61 и ее аппроксимация новым способом

А 2-£Л ДС/^ А Un

— + у dx Е,

+ т = 0,

(3)

где у их-относительное значение тока секции и времени коммутации; С/с - падение напряжения на омическом сопротивлении секции; ELk - среднее значение ЭДС самоиндукции секции; AUmu AUua - падение напряжения на набегающем

и сбегающем краях щетки; к - коэффициент нагрузки; т - Ек/Е[_ - соотношение коммутирующей ЭДС и ЭДС самоиндукции секции.

Кривые, полученные в результате расчета по выражениям (1) и (2) для аппроксимации ВАХ, представлены на рис. 4. 2,5

В

1,5

ДЦ

и 0,5

5 / -

ВАХ 2

4 ........1

-

/ 6

V

10

20

30

40 —►

А/см'

60

Рис. 3. Вольт-амперная характеристика щетки ЭГ-61 и ее аппроксимации

05 0.4 03 0.2 0.1 о -0.1 -0.2 -0.3 -0.4

-ол -0.6

\

\\

\

\

\

\

\

1 \

о

02

0.4

0.6

Рис. 4. Кривые токов секции

В результате расчета процесса коммутации с использованием предложенного способа аппроксимации по выражению (2) построена кривая импульса напряжения на сбегающем крае щетки (рис. 5). Качественное сравнение расчетных значений с реальной осциллограммой указывает на их подобие. Предложенный метод аппроксимации позволил впервые получить импульс напряжения на сбегающем крае щетки расчетным путем.

В работе доказано, что самые достоверные результаты среди предложенных математических выражений для точной аппроксимации вольт-амперных характеристик щеток при любых условиях коммутации дает предлагаемая двойственная аппроксимация выражением (2).

Колебания падения напряжения под щетками носят случайный характер и объясняются микроне-

ровностями поверхности коллектора и неоднородностью политуры. Учитывая, что падение напряжения в контакте имеет значительные разбросы, для оценки

стабильности работы щеточного контакта при различных внешних условиях введено понятие коэффициента стабильности работы контакта (рис. 6):

АС/,

5" =

(3)

Рис. 5. Расчетный импульс напряжения на сбегающем крае щетки

где Дищ; — значение напряжения в контакте; Аищср -среднее значение напряжения в контакте; Ы— количество измерений.

С помощью предложенного коэффициента можно оценивать влияние на стабильность щеточного контакта таких параметров, как температура щеточного контакта, скорость вращения коллектора, плотность тока в контакте, тип щеточного материала, и др.

150 120

щ

-

90 60 ,30

кщ

—**

АЩ

10

12 А/см2 16 —>

500 1000 1500 об/мин 2000

Рис. 6. Коэффициенты стабильности для щетки Н7: а- г = 50°С и п = 500 об/мин; б - г = 50°С и/ = 10 А/см2 Третий раздел посвящен разработке алгоритма построения безыскровой зоны коммутации на стадии проектирования на основе предложенной двойственной аппроксимации вольт-амперных характеристик щеток.

Безыскровые зоны, или зоны определенного уровня искрения, остаются основным показателем интегральной оценки коммутационной устойчивости коллекторных электрических машин.

Влияние всех известных факторов на коммутационный процесс в условиях эксплуатации может определить только интегральный параметр — минимум

10

износа контактной пары, т. е. минимальный объем материала контактной пары, вынесенный дуговыми разрядами на сбегающем крае щетки (это доказано в работах различных авторов):

N Ь М и "

К = = = тш, (4)

М ¿У д /=1 /=]

где у - постоянная материала; ц - количество электричества, прошедшее через дуговой разряд; 1 < / < N - общее число дуговых разрядов; тд - длительность дугового разряда; /р - ток разрыва; Ьр — индуктивность секции на завершающем этапе коммутации; ил - напряжение дуги.

Приведенный критерий оптимальности настройки коммутации указывает на то, что уровень искрения характеризуется током разрыва секции /р или длительностью дугового разряда тд. Следовательно, любые приборы, показания которых имеют однозначную связь с этими параметрами, могут быть использованы для объективной оценки уровня искрения и настройки коммутации.

Представлена методика настройки коммутации тяговых электродвигателей, реализованная в виде программного продукта Ро1ш для корректировки поперечной магнитной цепи электрической машины. Пре длагаемая технология практически исключает человеческий фактор при испытаниях и принятии решения по настройке коммутации тяговых и других электродвигателей.

При использовании данной технологии была проведена настройка коммутации двигателей 2МП14200-125УЗ и 2МП14200-200УЗ 9-й и 12-й клетей главного привода стана «2000» листопрокатного цеха Магнитогорского металлургического комбината. После внедрения рекомендаций все четыре якоря двигателей стали работать без искрения в пределах номинальных токов якоря и частот вращения. Пример одной из безыскровых зон исследуемых двигателей, до и после внедрения рекомендаций представлен на рис. 7.

В существующей литературе недостаточно представлены возможности приближенного математического моделирования зон безыскровой работы машин постоянного тока по причине грубого упрощения свойств вольт-амперных характеристик.

В работе рассмотрена предложенная В. Д. Авиловым математическая модель, которая включает в себя обобщенные параметры, характеризующие влияние основных факторов на условия коммутации, и представляет собой систему уравнений в матричной форме при множественном щеточном перекрытии, ко-

торая позволяет оптимизировать коммутационный процесс с учетом его неидентичности и отклонений в настройке: ¿V

(5)

\dijdt\ М

min, (6)

/->Г-0

где Y - вектор неизвестных токов сбегающего края щеток в относительных единицах; Mv(x) - матрица коэффициентов взаимных индуктивностей на интервалах интегрирования (х,,.ь x.j); Fv - вектор нелинейных функций, соответствующий интервалу (xv_b xv); х - координата

кА

1а

Рис. 7. Безыскровые зоны двигателя 12М2 до внедрения рекомендаций (1) и после этого (2)

времени в относительных единицах; а - вектор обобщенных параметров неидентичности коммутации; т - соотношение коммутирующей ЭДС и ЭДС самоиндукции секции.

С использованием математической модели (5), условия (6) и предложенного способа двойственной аппроксимации вольт-амперных характеристик щеточного контакта (2) разработан алгоритм построения зон безыскровой работы машины на стадии ее проектирования с учетом свойств щеток (рис. 8).

Напряжение срезки ¿Уср является критерием границы безыскровой зоны коммутации. Для различных значений коэффициента нагрузки получаем расчетную безыскровую зону, построенную в координатах т =ЛК) (рис. 9). На пограничных кривых зоны выполняется условие &ит2 < ¡Уср. Далее полученная безыскровая зона т =_/(к) преобразуется к виду общепринятой зависимости тока подпитки от тока якоря: 1„± Преобразование проводится по выражениям:

El K-L,

-г -г

1 п±( ■* п±; ср •

(7)

На рис. 10 представлены две безыскровые зоны: полученная на экспериментальной установке (1) и построенная по предложенному алгоритму (2) (марка щетки ЭГ-74).

По очертанию обе представленные безыскровые зоны (см. рис. 10) схожи, по ширине отличаются на 9,5 %. Таким образом, подтверждено качественное и

количественное совпадение расчетных и экспериментальных зон физической модели.

Полученные результаты доказывают возможность применения математического описания зон безыскровой работы машины на стадии ее проектирования с использованием предложенного способа аппроксимации вольт-амперных характеристик щеточного контакта.

Рис. 8. Алгоритм построения безыскровой зоны работы

Четвертый раздел посвящен экспериментальной оценке влияния инновационного щеточного контакта на вольт-амперные характеристики щеток, на их

I

Построение безыскровой зо-' ны

Преобразование в безыскровую зону

коммутационные свойства при работе на коллекторе, также на износные характеристики щеток при работе на контактных кольцах синхронного генератора.

1,5 1,4

л \

1,3 1,2

т

1,1

1

О 0,5 1 1,5 2 5 7-5 10 12'5 15 А 20

К -► 1а -►

Рис. 9. Расчетная безыскровая Рис. 10. Безыскровые зоны /„± =_Д/а) зона т =Дк)

Одним из способов снижения износа щеток и повышения стабильности их эксплуатации является применение тефлонового покрытия.

Исследования инновационного щеточного контакта проводились на разработанном измерительном комплексе по предложенной методике получения вольт-амперных характеристик скользящего щеточного контакта.

Результаты экспериментов показали, что нанесение тефлона на сбегающий край щетки оказывает определенное влияние на ее вольт-амперную характеристику: увеличивается сопротивление контакта и падение напряжения.

Для оценки влияния тефлонового покрытия на коммутирующие способности щетки проведены расчеты по предложенному алгоритму построения зон безыскровой работы машины постоянного тока с использованием предложенного способа аппроксимации вольт-амперных характеристик щеточного контакта, которые показали, что безыскровая зона для щеток с тефлоновым покрытием становится шире, что подтверждено экспериментом.

Установка комплекта щеток с тефлоновым покрытием вместо стандартных щеток приводит к увеличению коммутационной устойчивости работы машины: при замене комплекта стандартных щеток на комплект с тефлоном безыскровая зона работы машины получилась шире на 56 %. (рис. 11).

Учитывая, что тефлон является изоляционным материалом с износными характеристиками, близкими к щеточному материалу, в данном случае тефлон играет роль легкого абразивного материала, который удаляет с поверхности

5

А 3 2 1 О

/„ "1

— — — —

- — — . -

2,5

7,5

10

15

коллектора продукты износа щеточного материала, повышая падение напряжения в контакте. Результаты исследований указывают на эффективность применения тефлона.

Основные затраты при обслуживании щеточно-контактного аппарата синхронных машин идут на замену изношенных щеток на новые, измерение распределения тока по щеткам, проточку контактных колец при ремонтно-

восстановительных работах. На одном турбогенераторе за год полностью изнашивается около 65 % щеток. Эта цифра может увеличиваться в зависимости от качества щеток, условий работы машины, уровня обслуживания щеточно-контактного аппарата.

На турбогенераторе типа ТВ Ф-120-2 проводились исследования работы щеток. Сначала исследовалась работа машины со стандартным комплектом щеток ЭГ-4 в течение 1120 часов. Затем на каждые полследа были установлены по одной щетке из той же партии, т. е. всего восемь, но с тефлоновым покрытием. В такой комбинации щетки проработали столько же времени. В итоге была проведена оценка работы всех 80 щеток. В результате подтвердилась разница в износе щеток разной полярности; скорость износа щеток в присутствии тефлона снижается в 1,64 2,04 раза; максимальный износ отдельной щетки также снизился в присутствии тефлона в 1,5 1,7 раза (таблица).

В экспериментах кроме анализа неравномерного износа щеток было проведено исследование характера распределения тока по щеткам. При значительном разбросе величины износа щеток неравномерность распределения тока по щеткам еще больше. Этот разброс находится практически от 4 до 28 А, что примерно в два раза больше среднего значения тока. Для определения более точной зависимости рассматриваемых величин друг от друга был проведен расчет корреляционной связи между распределением тока и износом щеток.

Рис. 11. Область безыскровой работы машины --щетки с тефлоном;----без тефлона

Расчет показал, что при установке на контактные кольца щеток с тефло-новым покрытием связь между распределением тока по щеткам и их износом практически не меняется. Трение между щеткой и щеткодержателем не изменилось при установке щеток с тефлоновым покрытием. Для уменьшения трения, как вариант, необходима обработка тефлоном обоймы щеткодержателя. Это покрытие снижает уровень накопления продуктов износа на щеткодержателях, что уменьшает вероятность «зависания» щетки. Все это приведет к снижению неравномерности износа щеток, и распределения тока по щеткам.

Износ щеток по высоте

Условия работы щетки Износ, мм

Средний ДЬср Максимальный ДЬтах Скорость у (мм/1000 ч.)

+ - + - + -

Без тефлона 2,35 3,63 8,00 12,00 2,11 3,26

С тефлоном 1,48 1,83 5,30 7,00 1,29 1,60

Отношение ДЬ/ДЬТ 1,59 1,98 1,51 1,70 1,64 2,04

Благодаря использованию тефлонового покрытия повышается износостойкость щеток, увеличивается ресурс работы контактных колец и уменьшается загрязнение внутренней части машины угольной пылью.

Применять тефлон при работе на кольцах рекомендуется однозначно, применение его при работе на коллекторах требует подтверждения, для чего необходимо проведение эксплуатационных испытаний.

Выполнен расчет экономического эффекта при установке на пять генераторов ТЭЦ 10 % щеток с тефлоновым покрытием от общего количества щеток. Экономический эффект за расчетный период, равный 12 годам, должен составить 1,49 млн р., в расчете на год - 124,15 тыс. р. Расчетный срок окупаемости не должен превысить одного года (0,36 года).

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Разработаны измерительный комплекс и методика получения вольт-амперных характеристик скользящего щеточного контакта, позволяющие создавать различные условия работы для щеток; предлагаемая методика значительно снижает затраты на проведение испытаний и повышает достоверность результатов.

2. Предложен новый способ аппроксимации вольт-амперных характеристик скользящего щеточного контакта при повышенной плотности тока в кон-

такте, который впервые дал возможность на стадии расчета получить кривую напряжения на сбегающем крае щетки, адекватную реальным осциллограммам, полученным многими исследователями.

3. Разработан алгоритм расчета безыскровых зон на основе известной математической модели и предложенного способа аппроксимации вольт-амперных характеристик щеток, позволяющий характеризовать коммутационную способность машины на стадии ее проектирования. Подтверждено качественное совпадение расчетных и экспериментальных зон физической модел:и.

4. Проведены исследования работы инновационных щеток на коллекторах машин постоянного тока и на контактных кольцах синхронного генератора. В работе инновационных щеток на коллекторах отмечается некоторое улучшение условий коммутации. Износ щеток при работе на синхронном генераторе ТВФ-120-2 уменьшился в 1,8 - 2 раза, уменьшается также загрязнение внутренней части машины угольной пылью. Результаты эксперимента подтверждают положительное влияние тефлона на работу щеточного контакта.

5. Экономический эффект, который достигается при установке на пяти генераторах СП ТЭЦ-5 г. Омска 10 % щеток с тефлоновым покрыгаем от общего количества щеток за расчетный период, равный 12 годам, составит 1,49 млн р., в расчете на год -124,15 тыс. р. Расчетный срок окупаемости не превысит одного года (0,36 года).

Список работ, опубликованных по теме диссертации

1. Петров П. Г. Совершенствование технологии анализа вольт-амперных характеристик щеточного контакта электрических машин / П. Г. Петров, А. Г. Бородулин // Повышение эффективности работы железнодорожного транспорта: Сб. науч. статей аспирантов университета / Омский гос. ун-т путей сообщения. Омск, 2007. Вып. 8. С. 128 - 133.

2. Пат. РФ на полезную модель № 65309, МКИ Н 02 К 13/00. Токосъем-ное устройство / В. Д. А в и л о в, Д. И. П о п о в, П. Г. Петров (Россия). -№ 2007112148; Заявлено 02.04.2007. Опубл. 27.07.2007; Бюл. № 21.

3.Авилов В. Д. Улучшение условий работы коллекторно-щеточных узлов главных приводов прокатного стана «2000» / В. Д. Авилов, П. Г. Петров и др.//Промышленнаяэнергетика. 2008. № 8. С. 10-13.

4. Авилов В. Д. Вольт-амперная характеристика щеточного контакта и коммутационный процесс в коллекторных машинах / В. Д. Авилов,

П. Г. Петров// Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. Казань, 2008. № 9 - 10. С. 66 - 72.

5. Авилов В. Д. К вопросу о настройке коммутации тяговых двигателей электровозов/ В.Д.Авилов, А. Г. Бородулин, П.Г.Петров //Локомотив. 2008. №11. С. 36-37.

6. Авилов В. Д. К вопросу об использовании тефлона при работе щеток электрических машин / В. Д. Авилов, П. Г. Петров//Проблемы и достижения в промышленной энергетике: Материалы 8-й научно-технической конференции с международным участием / Екатеринбург, 2008. С. 104 - 107.

7. Авилов В. Д. A study of properties of the „sT" brushes of the new concept gear in direct-current machines / В. Д. Авилов, Ф. Веселка, П. Г. Петров, А. Г. Бородулин // Low Voltage Electrical Machines: Материалы международной научно-технической конференции / Брно (Республика Чехия), 2008. С.127-128.

8. Авилов В. Д. Vliv teflonu na provozní vlastnosti kartácü stejnosmernych strojü / В. Д. Авилов, Ф. Веселка, П. Г. Петров,

A. Г. Бородулин // Elektrické pohony a vykonová elektronika: Материалы научно-технической конференции /Брно (Республика Чехия), 2008. С. 8 - 13.

9. Программа оптимизации магнитного поля по поперечной оси машины постоянного тока «POLUS» / В. Д. Авилов, Е. Н. Савельева, П. К. Шкодун, П. Г. Петров //Свидетельство об отраслевой регистрации разработки № 11986 от 17.12.2008.

Ю.Авилов В. Д. К вопросу о повышении износостойкости щеток электрических машин / В. Д. Авилов, Ф. Веселка, П. Г. Петров, Ю. А. Мацько //Промышленная энергетика. Москва, 2009. №5. С. 12-15.

11. Авилов В. Д. Building - up wearing qualities on machines brushes /

B. Д. Авилов, Ф. Веселка, П. Г. Петров, Ю. А. Мацько // Vybrané problémy elektrickych strojü a pohonú 2009: Материалы научно-технической конференции / Брно (Республика Чехия), 2009. С. 8 - 11.

12. Авилов В. Д. Щетки с тефлоновым покрытием для коллекторных электрических машин / В. Д. Авилов, П. Г. Петров //Электромеханические преобразователи энергии: Материалы IV международной научно-технической конференции / Томск, 2009. С. 142 - 145.

ТипографияОмГУПСа.2010.Тираж 100экз. Заказ 337.

644046, г. Омск, пр. Маркса, 35

ВВЕДЕНИЕ.

1. Анализ вопросов, связанных с процессом токосъема в электрических вращающихся машинах.

1.1 Особенности работы вращающихся электрических машин.

1.1.1 Особенности токосъема в коллекторных машинах.

1.1.2 Особенности токосъема в машинах с контактными кольцами.

1.2 Теоретический аспект коммутационного процесса.

1.2.1 Сущность проблемы коммутации.

1.2.2 Основополагающие теории коммутации.

1.3 Степень неидентичности коммутационного процесса как критерий коммутационной устойчивости работы электрической машины.

1.4 Влияние щеточного контакта на процесс токосъема.

1.5 Классификация и технические параметры щеток электрических машин.

1.6 Особые условия исследования свойств вольт-амперных характеристик щеточного контакта.

1.7 Выводы.

2. Технология получения вольт-амперной характеристики скользящего щеточного контакта и ее аппроксимация.

2.1 Вольт-амперные характеристики.

2.2 Технология получения вольт-амперных характеристик щеток.

2.2.1 Описание существующей технологии получения вольт-амперных характеристик щеток.

2.2.2 Новая технология получения вольт-амперных характеристик щеток.

2.2.3 Программное обеспечение.

2.3 Аппроксимация вольт-амперных характеристик скользящего щеточного контакта.

2.3.1 Анализ существующих способов аппроксимации вольт-амперных характеристик.

2.3.2 Новый способ аппроксимации вольт-амперных характеристик.

2.4 Оценка стабильности работы щеточного контакта.

2.5 Выводы.

3. Безыскровые зоны коммутации и их практическая настройка.

3.1 Безыскровые зоны и зоны определенного уровня искрения.

3.2 Обзор инструментальных методов исследования условий коммутации.

3.3 Настройка добавочных полюсов тяговых электродвигателей.

3.4 Практическая настройка коммутации прокатных машин.

3.5 Новые подходы к моделированию и построению безыскровых зон.

3.5.1 Построение расчетных безыскровых зон по методу В. В. Прусс-Жуковского

3.5.2 Предлагаемый алгоритм построения безыскровых зон.

3.5.3 Экспериментальные безыскровые зоны на физической модели.

3.6 Выводы.

4. Особенности работы инновационного щеточного контакта.

4.1 Исследование работы скользящего • контакта с тефлоном на коллекторных машинах.

4.2 Применение нового скользящего контакта на контактных кольцах.

4.3 Анализ работы щеток на контактных кольцах синхронной машины

4.3.1 Износ щеток.

4.3.2 Распределение тока по щеткам, работающим на контактных кольцах.

4.3.3 Оценка связи между распределением тока и износом щеток.

4.4 Расчет экономической эффективности внедрения щеток с тефлоновым покрытием.

4.5 Выводы.

Актуальность исследования. Электрические машины занимают основное место в общем объеме выпускаемой электротехнической промышленностью продукции. Машины со скользящим контактом широко применяются в тех областях, где требуется плавное регулирование частоты вращения в широком диапазоне и где машины эксплуатируются со значительной перегрузкой: электрифицированный транспорт, металлургия, горнодобывающая промышленность и др.

Главной проблемой, с которой приходится сталкиваться разработчикам и производителям машин постоянного тока, является проблема обеспечения коммутационной устойчивости во всех режимах работы, т. е. надежности работы кол-лекторно-щеточного узла. Экспериментальные и теоретические исследования коммутации машин постоянного тока ведутся уже многие десятилетия. За этот период опубликованы работы различных научных коллективов и получены важные теоретические и практические результаты. Значительный вклад в исследование коммутации внесли такие ученые как В. Д: Авилов, Р. Ф. Бекишев, О. Г. Вегнер, В. В. Ивашин, П. М. Ипатов, М. Ф. Карасев, В. Т. Касьянов, М. П. Костенко, А. С. Курбасов, В'. В. Прусс-Жуковский, Б. В. Сидельников, В. Е. Скобелев, А. И. Скороспешкин, В. П. Толкунов, В. В. Фетисов, В. С. Хвостов, К. И. Шенфер, В. А. Яковенко и многие другие. И тем ни менее некоторые вопросы в области повышения коммутационной устойчивости машин постоянного тока требуют к себе дальнейшего внимания. Поэтому задача повышения коммутационной устойчивости машин постоянного тока остается актуальной по настоящее время и представляет практический и научный интерес.

Главным объектом исследования диссертационной работы являлась вольт-амперная характеристика щеточного контакта - один из активнейших элементов коммутационного процесса. Любые изменения в очертаниях или изменение параметров вольт-амперной характеристики приводят к изменениям условий токосъема как на коллекторе, так и на контактных кольцах. При проведении исследований и подготовке диссертации удалось найти некоторые решения по улучшению условий токосъема.

Цель диссертационной работы — улучшение условий токосъема в электрических машинах со щеточным контактом путем совершенствования технологии получения вольт-амперных характеристик щеточного контакта, их учета на стадии проектирования условий токосъема и применения нового материала.

Для достижения указанной цели были поставлены следующие задачи: усовершенствовать методику снятия вольт-амперных характеристик щеточного контакта с использованием компьютерных технологий; на основе анализа существующих способов аппроксимации вольт-амперных характеристик щеточного контакта разработать способ, более точно описывающий эти характеристики при повышенных плотностях тока; разработать методику математического описания зон безыскровой работы коллекторных электрических машин на стадии проектирования с использованием предложенного способа аппроксимации вольт-амперных характеристик щеточного контакта; провести экспериментальные исследования работы инновационного скользящего контакта (щеток с тефлоновым покрытием) на коллекторных электрических машинах и машинах с контактными кольцами; оценить экономическую эффективность применения электрических щеток с тефлоновым покрытием.

Методы исследования. При решении поставленных задач в диссертационной работе использовались математические и экспериментальные методы исследований, основные положения электротехники и электромеханики, информационные компьютерные технологии и программные пакеты. В работе применялись методы аппроксимации, теории вероятности и математической статистики. При решении вычислительных задач использовались пакеты программ MathCAD®, Microsoft Excel®, LCard.

Научная новизна диссертационной работы заключается в следующем: усовершенствована технология получения вольт-амперных характеристик скользящего щеточного контакта; разработана новая методика аппроксимации вольт-амперных характеристик скользящего щеточного контакта; предложен коэффициент стабильности работы щеточного контакта для сопоставления свойств типов щеток или условий токосъема; разработан алгоритм описания безыскровой зоны коммутации на стадии проектирования на основе предложенной аппроксимации вольт-амперных характеристик щеток; получены результаты исследования работы электрических машин с новым скользящим контактом - тефлоновым покрытием.

Достоверность научных положений и результатов диссертационной работы обоснована теоретически и подтверждена экспериментальными исследованиями. Расхождение результатов теоретических исследований с экспериментальными данными не превышает 10 %.

Практическая ценность диссертации: разработаны измерительный комплекс для исследования свойств щеточного контакта и методика получения вольт-амперных характеристик, позволяющие создавать различные условия работы для щеток, автоматизирую-, щие процесс получения данных для построения вольт-амперных характеристик и обеспечивающие высокую точность полученных значений; известная методика настройки коммутации тяговых электродвигателей реализована в виде предложенного программного продукта Polus и апробирована для корректировки поперечной магнитной цепи электрической машины; предложен алгоритм описания безыскровой зоны коммутации на основе известной математической модели и разработанной методики аппроксимации вольт-амперных характеристик щеток, позволяющий характеризовать коммутационную способность машины на стадии проектирования; установлено, что при использовании щеток с тефлоновым покрытием на синхронных машинах износостойкость щеток повышается в 1,8 — 2 раза, уменьшается загрязнение внутренней части машины угольной пылью.

Реализация результатов работы. На основании результатов теоретических и экспериментальных исследований работы инновационных щеток в условиях лаборатории опытная партия щеток внедрена на синхронном генераторе ТВФ-120-2 СП ТЭЦ-5 г. Омска.

Апробация работы. Основные положения работы докладывались и обсуждались на восьмой научно-технической конференции с международным участием «Проблемы и достижения в промышленной энергетике» (Екатеринбург, 2008); на международной научно-технической конференции «Low Voltage Electrical Machines» (Брно, 2008); на научно-технической конференции «Elektricke pohony a vykonova elektronika» (Брно, 2008); на научно-технической конференции «Vybrane problemy elektrickych stroju a pohonu» (Брно, 2009); на четвертой международной научно-технической конференции «Электромеханические преобразователи энергии» (Томск, 2009).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 12 печатных работ, в том числе пять статей (из них три — в изданиях, рекомендованных ВАК

РФ), тезисы пяти докладов на международных научно-технических и научно-практических конференциях, получены патент на полезную модель и свидетельство об отраслевой регистрации разработки.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, четырех разделов, списка литературных источников из 112 наименований и трех приложений; изложена на 117 страницах основного текста, содержит 53 рисунка и 9 таблиц.

4.5 Выводы

1. Проведены автором в рамках договора о творческом содружестве между Омским государственным университетом путей сообщения и факультетом «Электротехники и коммуникационных технологий» института силовой электротехники и электроники УЦТ в г. Брно исследования работы инновационных щеток на коллекторах машин постоянного тока и на контактных кольцах возбуждения синхронных генераторов.

2. В работе инновационных щеток на коллекторах отмечается некоторое улучшение условий коммутации. Безыскровые зоны становятся шире на 54 %. При этом выявлен ряд замечаний технологического плана и даны рекомендации по установке щеток с тефлоновым покрытием на геометрическую нейтраль. Отмечены случаи отслаивания тефлон, а также необходимо проводить более тщательную установку на геометрическую нейтраль.

3. Работа инновационных щеток на контактных кольцах подтвердила положительные результаты, полученные в Чехии. Износ щеток при работе на синхронных генераторах ТВФ-120-2 уменьшился в 1,8 - 2 раза.

4. Внедрение тефлона в политуру коллектора и колец снижает коэффициент трения, несколько повышает напряжение в контакте. Тефлон выполняет функцию зачистки коллектора и колец от продуктов износа, тем самым способствует стабилизации работы скользящего контакта.

5. Рекомендации по применению тефлона при работе на кольцах однозначны. Применение же тефлона при работе на коллекторах требует своего подтверждения, для чего необходима опытная партия таких щеток для эксплуатационных испытаний.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Разработаны измерительный комплекс и методика получения вольт-амперных характеристик скользящего щеточного контакта, позволяющие создавать различные условия работы для щеток; предлагаемая методика значительно снижает затраты на проведение испытаний и повышает достоверность результатов.

2. Предложен новый способ аппроксимации вольт-амперных характеристик скользящего щеточного контакта при повышенной плотности тока в контакте, который впервые дал возможность на стадии расчета получить кривую напряжения на сбегающем крае щетки, адекватную реальным осциллограммам, полученным многими исследователями.

3. Разработан алгоритм расчета безыскровых зон на основе известной математической модели и предложенного способа аппроксимации вольт-амперных характеристик щеток, позволяющий характеризовать коммутационную способность машины на стадии ее проектирования. Подтверждено качественное совпадение расчетных и экспериментальных зон физической модели.

4. Проведены исследования работы инновационных щеток на коллекторах машин постоянного тока и на контактных кольцах синхронного генератора. В работе инновационных щеток на коллекторах отмечается некоторое улучшение условий коммутации. Износ щеток при работе на синхронном генераторе ТВФ-120-2 уменьшился в 1,8-2 раза, уменьшается также загрязнение внутренней части машины угольной пылью. Результаты эксперимента подтверждают положительное влияние тефлона на работу щеточного контакта.

5. Экономический эффект, который достигается при установке на пяти генераторах СП ТЭЦ-5 г. Омска 10 % щеток с тефлоновым покрытием от общего количества щеток за расчетный период, равный 12 годам, составит 1,49 млн р., в расчете на год - 124,15 тыс. р. Расчетный срок окупаемости не превысит одного года (0,36 года).

1. Костенко М. П. Электрические машины /М. П. Костенко, JI. М. Пиотровский // Ленинградское отделение: Энергия, 1972. т. 1, 544 с.

2. В о л ь д е к А. И. Электрические машины / А. И. В о л ь д е к // Ленинградское отделение: Энергия, 1974. 839 с.

3. Копылов И. П. Электрические машины / И. П. Копылов // М.: Логос, 2000. 607 с.

4. Рихтер Р. Электрические машины / Р. Рихтер // М.; Л.: ОНТИ НКТП СССР, 1935. т. 1, 598 с.

5. Draney J. Diesel locomotives. Electrical equipment. / J. Draney // Chicago, 1944. 388 c.

6. Авилов В. Д. Методы анализа и настройки коммутации машин постоянного тока / В. Д. А в и л о в // М.: Энергоатомиздат, 1995. 237 с.

7. Хвостов B.C. Электрические машины. Машины постоянного тока / В. С. X в о с т о в // М.: Высшая школа, 1988. 336 с.

8. Дерябин Л. И. Наладка коммутации тяговых двигателей электровозов постоянного и переменного тока / Л. И. Дерябин, Ю. А. Р у н о в // М.: Транспорт, 1969. 32 с.

9. Захарченко Д. Д. Тяговые электрические машины / Д. Д. За-харченко, Н. А. Ротанов //М.: Транспорт, 1991. 343 с.

10. Бочаров В. И. Магистральные электровозы. Тяговые электрические машины / В. И. Б о ч а р о в , В. П. Я н о в // М.: Энергоатомиздат, 1992. 464 с.

11. Курбасов А. С. Проектирование тяговых электродвигателей / А. С. Курбасов, В. И. Седов, Л. Н. С о р и н // М.: Транспорт, 1987. 536 с.12. 3 а в а л и ш и н Д. А. Машины постоянного тока / Д. А. Завали-ш и н // М.: ОНТИ, 1938. 283 с.

12. Фетисов В.В. Машины постоянного тока средней и большой мощности: Учеб. пособие / В. В. Фетисов, Г. А. Давидчук // Ленинградский гос. тех. ун-т., 1992. С. 79 — 80.

13. Коммутация машин постоянного тока // Научные труды Омского ин-та ж. д. трансп, том 112, вып. II. Омск, 1970.

14. Современные тенденции в развитии и конструировании коллекторных машин постоянного тока // Тезисы докладов VII научно-технической конференции Омского ин-та инж. ж. д. трансп. Омск, 1993.

15. К а р а с е в М. Ф. Основная причина искрения щеток машин постоянного тока / М. Ф. К а р а с е в, В. Н. К о з л о в, В. И. Тимошина// Коммутация машин постоянного тока: Науч. тр. / Омский ин-т инж. ж.-д. трансп. Омск, 1970. Т. 112. Выпуск 1. С. 5 12.

16. В а ж н о в А. И. Электрические машины / А. И. В а ж н о в // Л.: Энергия, 1968. 768 с.

17. Е р м о л и н Н. П. Электрические машины / Н. П. Ермолин // М.: Высшая школа, 1975. 296 с.

18. Типовая инструкция по эксплуатации узла контактных колец и щеточного аппарата турбогенераторов мощностью 165 МВт и выше: ТИ 34-70024-84 // М.: СПО Союзтехэнерго, 1984.

19. Типовая инструкция по эксплуатации и ремонту узла контактных колец и щеточного аппарата турбогенераторов мощностью 63 МВт и выше: РД 153-34.0-45.510-98 //М.: СПО ОРГРЭС, 2000.

20. Кислицын A. JL Синхронные машины / A. JI. К и с л и ц ы н // Ульяновск: УлГТУ, 2000. 108 с.

21. А з б у к и н Ю.И. Модернизация турбогенераторов / Ю. И. А з б у -к и н, В. Ю. А в р у х // М.: Энергия, 1978. 322 с.

22. К ар ас ев М. Ф. Коммутация машин постоянного тока / М. Ф. К а р а с е в // М., Госэнергоиздат, 1955, 143 с.

23. Высоцкий В. Е. Вентильные двигатели с искусственной коммутацией (Теория, разработка, исследование, использование в электроприводе): Автореф. дис. докт. техн. наук. Самара, 2005.

24. Толкунов В. П. Теория и практика коммутации машин постоянного тока / В. П. Толкунов// М.: Энергия, 1979. 224 с.

25. Толкунов В. П. О критерии коммутационной напряженности машин постоянного тока / В. П. Т о л к у н о в, Н. Ф. О з е р н о й,

26. Ж. А. К и р е е в а // Вопросы электротехники: Вестник Харьковского политехнического института. 1976. Выпуск 1. №116. С. 3 6.

27. К ар ас ев М. Ф. Коммутация коллекторных машин постоянного тока / М. Ф. К а р а с е в // М.-Л., Госэнергоиздат, 1961, 224 с.

28. Н э л л и н В. И. Механика скользящего контакта / В. И. Нэллин, Н. Я. Богатырев, Л. В. Ложкин, И. И. Туктаев, В. П. Михеев // М.: Транспорт, 1966. 254 с.

29. Вегнер О. Г. Теория и практика машин постоянного тока / О. Г. В е г н е р // М.: Госэнергоиздат, 1961. 272 с.

30. Карасев М. Ф. Ответ на замечания О. Г. Вегнера по книге автора Коммутация машин постоянного тока / М. Ф. Карасев// Труды Омского института инженеров железнодорожного транспорта / Омский ин-т инж. ж.-д. трансп. Омск, 1962. Т. 37. С. 5 12.

31. Курбасов А. С. Повышение работоспособности тяговых электродвигателей / А. С. К у р б а с о в // М.: Транспорт, 1977. 224 с.

32. Арнольд Е. «Машины постоянного тока. Теория и исследование» / Е. Арнольд, И. Ла-Кур // М.: Гостехиздат, 1931. 496 с.

33. Рихтер Р. «Обмотки якорей машин постоянного и переменного тока» / Р. Р и хт е р //М.: ОНТИ, 1933. 126 с.

34. Александров Н. В. Уточнение классической теории коммутации /Н. В. Александров// Тр. науч.-исслед. ин-та з-да «Электротяж-маш». 1971. Вып. 2. С. 248-264.

35. Карасев М. Ф. Оптимальная коммутация машин постоянного тока / М. Ф. К а р а с е в // М.: Транспорт, 1967. 180 с.

36. Карасев М. Ф. Дальнейшее развитие теории оптимальной коммутации машин постоянного тока / М. Ф. К а р а с е в // Омск, 1967. 175 с.

37. Вопросы коммутации машин постоянного тока: Науч. тр. / Омский ин-т инж. ж.-д. трансп. Омск, 1969. Т. 102. Выпуск 1. С. 22 26.

38. Карасев М. Ф. Коммутация в тяговых электродвигателях и других коллекторных машинах: Науч. тр. / М. Ф. К а р а с е в, В. Д. А в и л о в ,

39. В. П. Беляеви др. // Омский ин-т инж. ж.-д. трансп. Омск, 1974. Т. 155. 98 с.

40. Авилов В. Д. Проблема контроля геометрии магнитной цепи и оптимизация параметров по состоянию коммутации ТЭД / В. Д. Авилов,

41. B. П. Беляев, В. Г. Гартмани др. // Автоматизированные системы испытаний объектов железнодорожного транспорта: Тезисы докладов научно-технической конференции / Омский ин-т инж. ж.-д. трансп. Омск, 1991.1. C. 104- 105.

42. Т р у ш к о в А. М. Теоретические и экспериментальные исследования машин постоянного тока при множественном щеточном перекрытии /

43. A. M. Т р у ш к о в // Вопросы коммутации машин постоянного тока: Науч. тр. / Омский ин-т инж. ж.-д. трансп. Омск, 1969. Т. 102. Выпуск 2. С. 4 7.

44. Карасев М. Ф. Влияние полярности щетки на коммутацию машины постоянного тока /М. Ф. Карасе в, В. Г. Черномашенцев // Вопросы коммутации коллекторных электрических машин: Науч. тр. / Омскийин-т инж. ж.-д. трансп. Омск, 1968. Т. 88. Выпуск 2. С. 69 80.

45. Гартман В. Г. К определению допустимых значений параметров электромагнитной неидентичности коммутационных циклов секций /

46. B. Г. Гартман// Повышение коммутационной устойчивости коллекторных машин постоянного тока: Межвуз. темат. сб. науч. тр. / Омский ин-т инж. ж.-д. трансп. Омск, 1992. С. 9 12.

47. Томилов Г. Н. Об искрении набегающего края щеток двигателя 4ПП450280М2-2 / Г. Н. Томилов// Тезисы научно-технической конференции кафедр Омского института инженеров железнодорожного транспорта / Омский ин-т инж. ж.-д. трансп. Омск, 1986. С. 89 90.

48. Скороспешкин А. И. Новые положения теории коммутации коллекторных машин малой и средней мощности /

49. A. И. Скороспешкин, В. Р. Тарановский, Ю. Д. Харизман // Современные тенденции в развитии и конструировании коллекторных машин постоянного тока: Тезисы докладов VII научно-технической конференции / Омский ин-т инж. ж.-д. трансп. Омск, 1993. С. 26-28.

50. Лившиц П. С. Щетки для электрических машин / П. С. Лившиц // М.-Л.: Госэнергоиздат, 1961. 213 с.

51. Нейкирхен И. Угольные щетки и причины непостоянства условий коммутации машин постоянного тока / И. Нейкирхен // М.: ОНТИ, 1937. 183 с.

52. Туркин В. В. Исследование работы щеточного контакта /

53. B. В. Туркин // Материалы IV Всесоюзной конференции по коммутации электрических машин. Омск, 1969.

54. Авилов В. Д. Исследование коммутации коллекторных машин с составными щетками / В. Д. А в и л о в // Материалы IV Всесоюзной конференции по коммутации электрических машин. Омск, 1969.

55. Савельева Е. Н. Коммутация машин постоянного тока с составными щетками/Е. Н. Савельева // Автореф. дис., канд. тех. наук. Л, 1985

56. Хлыстов М. Ф. К вопросу о вольтамперных характеристиках электрощеток / М. Ф. Хлыстов, Н. Я. Богатырев // Материалы IV Всесоюзной конференции по коммутации электрических машин. Омск, 1969.

57. Авилов В. Д. Особенности коммутации коллекторных машин малой мощности с составными щетками / В. Д. Авилов // Автореф. дис., канд. тех. наук. Омск, 1968

58. Лившиц П. С. Скользящий контакт электрических машин / П. С. Лившиц //М.: Энергия, 1974. 272 с.

59. Лившиц П. С. Справочник по щеткам электрических машин / П. С. Лившиц //М.: Энергоатомиздат, 1983. 216 с.

60. С е ч и н В. И. К вопросу о подборе щеток для электрических машин с затрудненными условиями коммутации / В. И. Сечин// Материалы IV Всесоюзной конференции по коммутации электрических машин / Омский ин-т инж. ж.-д. трансп. Омск, 1969. С. 24 27.

61. Давидович Я. Г. Исследование возможности применения контакта качения на электрических машинах / Я. Г. Давидович, А. Я. Глу-с к и н и др. // Материалы IV Всесоюзной конференции по коммутации электрических машин. Омск, 1969.

62. Пат. 2291531 Россия, МКИ Н 02 К 13/00. Токосъемное устройство / В. Д. А в и л о в, М. П. С е р г и е н к о, А. А. Ш а р о в, Д. И. Попов (Россия). -№ 2005116815/09; Заявлено 01.06.2005. Опубл. 10.01.2007. Бюл. № 1.

63. Пат. 65309 Россия, МКИ Н 02 К 13/00. Токосъемное устройство / В. Д. А в и л о в, Д. И. П о п о в, П. Г. Петров (Россия). № 2007112148; Заявлено 02.04.2007. Опубл. 27.07.2007. Бюл. № 21.

64. Авилов В. Д. Макет машины постоянного тока с катящимся токосъемом / В. Д. А в и л о в, Д. И. Попов// Электромеханические преобразователи энергии: Материалы международной научно-технической конференции / Томский гос. тех. ун-т. Томск, 2007г.

65. Авилов В. Д. Катящийся токосъем в машинах постоянного тока / В. Д. А в и л о в, Д. И. Попов// Известия Томского политехнического института. 2007. № 4.

66. Вопросы коммутации машин постоянного тока / Научные труды Омского ин-та ж. д. трансп, том 102, вып. I. Омск, 1969.

67. А в и л о в В. Д. Вольтамперные характеристики составных щеток / В. Д. Авилов, В. В. Т у р к и н // Коммутация машин постоянного тока: Науч. тр. / Омский ин-т инж. ж.-д. трансп. Омск, 1970. Т. 112. Выпуск 2. С. 34 -38.

68. С а в е л ь е в а Е. Н. Исследования вольтамперных характеристик составных щеток /Е. Н. Савельева// Коммутация тяговых электродвигателей и других коллекторных машин: Межвуз. темат. сб. науч. тр. / Омский ин-т инж. ж.-д. трансп. Омск, 1980. С. 50 56.

69. Девликамов Р. М. Повышение эксплуатационной надежности коллекторно-щеточного узла тяговых двигателей электроподвижного состава железных дорог: Автореф. дис. канд. тех. наук. Ростов-на-Дону, 2007.

70. Авилов В. Д. Новая технология диагностирования и настройка коммутации двигателей постоянного тока главных приводов прокатных станов / В. Д. Авилов, В. В. Харламов и др. // Промышленная энергетика. 2003. № 10. С. 15-19.

71. С е ч и н В. И. Теоретическое исследование коммутации на основе аппроксимации вольт-амперных характеристик щеточного контакта: Авто-реф. дис. канд. техн. наук. Омск, 1968. 23 с.

72. Авилов В. Д. Вольт-амперная характеристика щеточного контакта и коммутационный процесс в коллекторных машинах / В. Д. Авилов, П. Г. П е т р о в // Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. Казань, 2008. № 9 10. С. 66 - 72.

73. Касьянов В. П. Регулировка дополнительных полюсов машин постоянного тока / В. П. Касьянов// Электричество. 1935. № 1. С. 17-22.

74. К а р а с е в М. Ф. О связи кривых тока коммутируемых секций с безыскровыми зонами в машинах постоянного тока / М. Ф. К а р а с е в,

75. B. Н. Козлов, В. И. Тимошина // Оптимальная коммутация машин постоянного тока: Науч. тр. / Омский ин-т инж. ж.-д. трансп. Омск, 1971. Т. 122. Выпуск 2. С. 3 7.

76. А в и л о в В. Д. Метод анализа и настройки коммутации крупных машин постоянного тока / В. Д. А в и л о в // Сталь. 1985. № 11. С. 91 — 93.

77. Сенкевич И. В. Усовершенствование индикатора искрения ИИ/ И. В. Сенкевич // Научные труды Омского ин-та ж. д. трансп, том 122, вып. 2. Омск, 1971. С. 22 25.

78. A.c. 409342 СССР, МКИ Н02К 15/00. Способ определения энергии искрения под щеткой коллекторной электрической машины / М.Ф. К ар а с е в, И. В. С е н к е ви ч , В. П. Парамзин //БИ.1973. № 48.

79. A.c. 501449 СССР, МКИ Н02К 15/00. Устройство для анализа коммутации коллекторных электрических машин постоянного тока / М.Ф. Карасев,И. В. Сенкевич,В. П. Парамзин //БИ. 1976. №4.

80. A.c. 505090 СССР, МКИ Н02К 13/14. Устройство для анализа коммутации коллекторных электрических машин постоянного тока / М.Ф. Карасев,И. В. Сенкевич,В. П. Парамзин //БИ. 1976. №8.

81. Битюцкий И. Б. Новые методы расчета и наладки коммутации машин постоянного тока / И. Б. Б и т ю ц к и й. Новочеркасск: Ред. журн. «Изв. вузов. Электромеханика», 2003. 226 с.

82. Солдаткин А. В. Повышение коммутационной устойчивости тяговых электрических машин за счет совершенствования технологии ремонта коллекторов: Автореф. дис. канд. тех. наук. Омский гос. ун-т путей сообщения. Омск, 2004.

83. Харламов В. В. Методы и средства диагностирования технического состояния коллекторно-щеточного узла тяговых электродвигателей и других коллекторных машин постоянного тока / В.В. Харламов. Омский гос. ун-т путей сообщения. Омск, 2002. 233 с.

84. Гост 10159 — 79. Машины электрические постоянного тока. Методы испытаний. М., 1979. 14 с.

85. Авилов В. Д. К вопросу о настройке коммутации тяговых двигателей электровозов/ В. Д. Авилов, А. Г. Бородулин, П. Г. Петров // Локомотив. 2008. № 11. С. 36 37.

86. Программа оптимизации магнитного поля по поперечной оси машины постоянного тока «POLUS» / В. Д. Авилов, Е. Н. Савельева, П. К. Шкодун, П. Г. Петров // Свидетельство об отраслевой регистрации разработки № 11986 от 17.12.2008.

87. Авилов В. Д. Улучшение условий работы коллекторно-щеточных узлов главных приводов прокатного стана «2000» / В. Д. А в и -лов, Е. Н. Савельева и др. // Промышленная энергетика. 2008. № 8. С. 10-13.

88. Прусс-Жуковский В. В. О приближенном описании безыскровых зон машин постоянного тока / В. В. Прусс-Жуковский // Электричество. 1972. № Ю. С. 35 39.

89. Антипов В. Н. Расчет ширины зоны безыскровой коммутации МПТ / В. Н. Антипов В. В. Прусс-Жуковский //Электротехника. 1973. №8. С. 19-22.

90. Ve selka F. Zlepsoväni komutacnich pomeru elektrickych stroju / F. V e s e 1 k a KESAP FE VUT v Вгпё, TZ 135, Brno, 1990.

91. Паншин Ю. А. Фторопласты / Ю. А. Паншин. Л.: Химия, Ленинградское отд., 1978. 191 с.

92. Chmelik К. Kluzny kontakt v elektrickych strojich/ К. Chmelik, F. Veselka. Ostrava: KEY Publishing s. r. o., 2007. 256 c.

93. Авилов В. Д. Щетки с тефлоновым покрытием для коллекторных электрических машин / В. Д. Авилов, П. Г. Петров // Электромеханические преобразователи энергии: Материалы IV международной научно-технической конференции // Томск, 2009. С. 142-145.

94. Авилов В. Д. К вопросу о повышении износостойкости щеток электрических машин / В. Д. Авилов, Ф. Веселка, П. Г. Петров, Ю. А. М а ц ь к о // Промышленная энергетика. Москва, 2009. №5. С. 12-15.

95. Авилов В. Д. Vliv teflonu na provozni vlastnosti kartäcu stejnosmernych strojü / В. Д. Авилов, Ф. Веселка, П. Г. Петров,

96. A. Г. Бородулин // Elektricke pohony а vykonovä elektronika: Материалы научно-технической конференции / Брно (Республика Чехия), 2008. С. 8 13.

97. Авилов В. Д. Building up wearing qualities on machines brushes /

98. B. Д. Авилов, Ф. Веселка, П. Г. Петров, Ю. А. М а ц ь к о // Vybrane problemy elektrickych strojü a pohonü 2009: Материалы научно-технической конференции // Брно (Республика Чехия), 2009. С. 8-11.

99. Бронштейн И. Н. Справочник по математике / И. Н. Брон-штейн, К. А. Семендяев // М.: Наука, 1980. 976 с.

100. Гмурман В. Е. Теория вероятностей и математическая статистика /В. Е. Гмурман // М.: Высшая школа, 2000. 479 с.g- fr . .о 11. В. И. Фитисов1. Утверждаю2008 г.1. АКТоб использовании результатов научных исследований и разработок в производстве

101. Для увеличения износостойкости щеггок и контактных колец электрических машин в институте силовой электротехники и электроники VUT (Республика Чехия г. Брно) разработана технология нанесения на щетки тефлонового покрытия.

102. Представители СП ТЭЦ-5: Представители ОмГУПС:1. ШСШЙШАШ ФВДЮАЩШШ1. Й Й"

103. Й й й Й ж й ж ж й Й к й , й й: Й й Йй й

104. Й Й Й Й Й й Й Й Й Й й Й Й .Й й 'й Й1. Ш&ЙЙЙ1.ЯШ li к8' w *• «ssi< <кш1. НА ПОЛЕЗНУЮ МОДЕЛЬ653091. ТОКОСЪЕМНОЕ УСТРОЙСТВО

105. ХЫстойблщтелъ(уту.Государственпое образовательное учреждение высшего профессионального образования Омский государственный университет путей сообщения (ЯЦ)1. Автор(ы): ели на обороте1. Заявка №2007112148

106. Приоритет полезной модели 02 апреля 2007 г. Зарегистрировано в Государственном реестре полезных моделей-Российской Федерации 27 июля 2007г. Срок действия патента истекает 02 апреля 2012 г.

107. Руководитель Федеральной службы по интеллектуальной собственности, патентам и товарным знакам '1. Б.П. Симонов

108. ЙЙЙЙЙЙЙЙЙЙЙ Й й Й Й й Й ЙЙ Й Й Й Й Й ЙЙ й Й Й.Й Й й1. РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ19}1. Ю ол "(Опи51. МПК Н02К 13/00 нот 39/1811)65 З09<13> 1112006.01) (2006.01)

109. ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

110. Р Г ИСТ? А ЦИ Й Р А З Р А Б О Т 1С Иполя по поперечной оси машины постоянногозар&^рирвЩйНую в-'&рзслетШ фонде г^ритмоб я программ.

111. Автй^й: Авилес^ В.Д., ^¿¡велье^ Е Н., Ш&дун П К1. АЖГалкшя1. Д*та выдачи 2.2008

112. МИНИСТЕРСТВО образования и науки РОССИЙСКОЙ федерации федеральное агентство по образованию

113. Программа оптимизации магнигного поля по поперечной оси машины постоянного гока<<РОЬШ»

114. Авторы: Авилов В.Д., Савельева E.H!, Школен Ií.k., Петров П.Г. Номер государственной регистрации; 50200802490^ " Дата регистрации: 13 декабря 2008 годаi, I '

115. ГОУ ВПО «Окский государственный технический утшерсико», Окское отдеясяие ОФАП2358 Сокращённое наименование организации -2655 Адрес организации-ГОУ ВПО «ОмГГУ», ФАП-Омск644050, Омск, пр.Мира, 11

116. Сведения об организации разработчике . 2988 Телефон 3087 Телефакс " 2781 -Город381.231-18-27381.231-18-270l№2187 Наименование организации

117. ГОУ ВПО «Оыспй государственный университет путей сообщение»2385•'ii-Vi;'! WVftос дашледоваш^/организации•>>' лттгйэпрщ^ьф m мм jfWjHx'-.T2682 Адрес,' ¿рмиЙв^'«'^ ^Я'^6^0^ .

118. Г1,1 "С VOi.'.iQj ,.<,»'Пг,фо» !1. ГОУВЛО«ОмГУПС»644046,0мск^прЛ1ар1а5а,35-'-" • -о ми^пг^'.'ÎUvSO Вуч ч t V* -vw» WlM.I^VIMViun/iя шпоры (ршработчики ПС)

119. Авилов В. Д, Савельева Е Н., Шкодун П. К., Петров П Г.90.35 Наименование программы11рограмма оптимизации магнитного поля по поперечной оси машины постоянного тока «РОЬШ»17 Реферат~

120. Руководит органнзац. 6111 Косых А В 6311 Проректор по научной работе 6210 д.т,н |й|ЙШ V ОТ4 '. 4 ¿«V»-* / * *